Επιλέγοντας ένα πρόγραμμα οδήγησης για MOSFET (παράδειγμα υπολογισμού από παραμέτρους)

Ο έλεγχος πύλης FET αποτελεί σημαντική πτυχή στην ανάπτυξη οποιασδήποτε σύγχρονης ηλεκτρονικής συσκευής. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείται μόνο ένας μικρότερος διακόπτης ισχύος σε μετατροπέα παλμών και η απόφαση γίνεται υπέρ ενός μεμονωμένου οδηγού με τη μορφή εξειδικευμένου μικροκυκλώματος, είναι απαραίτητο να επιλυθεί το πρόβλημα της επιλογής ενός κατάλληλου οδηγού ώστε να μπορεί να ικανοποιήσει τις ακόλουθες συνθήκες.

Πρώτον, ο οδηγός θα πρέπει να παρέχει αξιόπιστο άνοιγμα και κλείσιμο του επιλεγμένου κλειδιού. Δεύτερον, είναι απαραίτητο να συμμορφωθούν με τις απαιτήσεις για επαρκή διάρκεια των οδηγών και των τελικών άκρων κατά τη διάρκεια της μεταγωγής. Τρίτον, ο ίδιος ο οδηγός δεν πρέπει να είναι υπερφορτωμένος ενώ εργάζεται στο κύκλωμα.

Σε αυτό το στάδιο, καλό είναι να ξεκινήσετε αναλύοντας τα δεδομένα από την τεκμηρίωση για το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και από αυτά να προσδιορίσετε ποια θα είναι τα χαρακτηριστικά του οδηγού. Μετά από αυτό, παραμένει να επιλέξετε ένα συγκεκριμένο τσιπ οδηγού από αυτά που προσφέρονται στην αγορά.

Το εύρος της τάσης ελέγχου είναι 12 βολτ

Στο δελτίο δεδομένων για το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου υπάρχει μια παράμετρος Vgs (th) - αυτή είναι η ελάχιστη τάση μεταξύ της πύλης και της πηγής στην οποία το τρανζίστορ θα αρχίσει να ανοίγει ήσυχα. Συνήθως η τιμή του είναι μέσα σε 4 βολτ.

Περαιτέρω, όταν η τάση στην πύλη ανέρχεται σε περίπου 6 βολτ, ένα φαινόμενο όπως το "Miller plateau" θα εκδηλωθεί σίγουρα, που συνίσταται στο γεγονός ότι κατά το άνοιγμα του τρανζίστορ, λόγω της επαγόμενης δράσης της προσπίπτουσας τάσης στην αποστράγγιση, θα αυξηθεί και παρόλο που το κλείστρο θα συνεχίσει να φορτίζεται από τον οδηγό, η τάση σε σχέση με την πηγή δεν θα αυξηθεί περαιτέρω για κάποιο χρονικό διάστημα.

Ωστόσο, μετά την υπέρβαση του οροπεδίου Miller, η τάση της πύλης θα συνεχίσει να αυξάνεται γραμμικά και το ρεύμα αποστράγγισης θα φτάσει γραμμικά στο μέγιστο χρονικό διάστημα για τη στιγμή που η τάση πύλης είναι περίπου 7-8 volts.

Δεδομένου ότι η διαδικασία φόρτισης οποιασδήποτε χωρητικότητας εξελίσσεται εκθετικά, δηλαδή στο τέλος τελικά επιβραδύνεται και στη συνέχεια για μεγαλύτερη φόρτιση κλείστρου, ώστε να μην καθυστερήσει η διαδικασία ανοίγματος του τρανζίστορ, η τάση εξόδου του οδηγού Uupr θεωρείται 12 βολτ. Στη συνέχεια 7-8 volts - αυτό θα είναι μόνο το 63% του εύρους, στο οποίο η τάση θα αυξηθεί σχεδόν γραμμικά για ένα χρόνο ίσο με 3 * R * Ciss, όπου Ciss είναι η τρέχουσα χωρητικότητα πύλης, και R είναι η αντίσταση στο τμήμα πηγή-πηγή.

Πλήρης φόρτιση πύλης Qg

Όταν επιλεγεί η τάση του οδηγού, λαμβάνεται υπόψη το συνολικό φορτίο πύλης Qg. Αυτό είναι ένα σημείο συμβιβασμού μεταξύ του κορυφαίου ρεύματος του οδηγού Imax και του χρόνου ανοίγματος του τρανζίστορ Tvcl. Πρώτον, αναγνωρίζουν την πλήρη φόρτιση πύλης Qg, την οποία ο οδηγός θα πρέπει να μεταφέρει στην πύλη στην αρχή κάθε κύριου κύκλου λειτουργίας και στο τέλος κάθε κύκλου, αφαιρέστε το από το κλείστρο.

Θα βρούμε την πλήρη φόρτιση της πύλης σύμφωνα με το γράφημα από το φύλλο δεδομένων, όπου ανάλογα με την τάση που αρχικά υποτίθεται ότι βρίσκεται στην αποστράγγιση, το Qg στα 12 βολτ Uupr θα είναι διαφορετικό.

Για πόσο χρονικό διάστημα θα πρέπει να φορτιστεί πλήρως το κλείστρο - εξαρτάται πραγματικά είτε από το χρόνο που χρειάζεται για να φτάσετε στο μπροστινό μέρος του ανοίγματος του τρανζίστορ ισχύος είτε με ποιον οδηγό είναι διαθέσιμος. Το πρόγραμμα οδήγησης που επιλέγετε πρέπει να έχει τις κατάλληλες επιλογές του χρόνου ανόδου και του χρόνου πτώσης.

Αλλά από τη στιγμή που αποφασίσαμε ότι θα επιλέγαμε τον οδηγό βασισμένο κυρίως στις ανάγκες του ανεπτυγμένου κυκλώματος, θα ξεκινήσουμε τον υπολογισμό από τον χρόνο που χρειάζεται για να ανοίξει (ή να κλείσει) πλήρως το τρανζίστορ. Διαχωρίζουμε την φόρτιση πύλης Qg από την τιμή του απαιτούμενου χρόνου για το άνοιγμα (ή το κλείσιμο) του πλήκτρου T (off) - παίρνουμε το μέσο ρεύμα που βγαίνει από τον οδηγό που διέρχεται από την πύλη:

Iav = Qg / Tincl.

Κορυφαίος οδηγός Imax

Δεδομένου ότι, στο σύνολό της, η διαδικασία φόρτισης κλείστρου προχωρεί σχεδόν ομοιόμορφα, μπορούμε να υποθέσουμε ότι το ρεύμα εξόδου του οδηγού θα πέσει σχεδόν στο μηδέν από τη στιγμή που το κλείστρο είναι πλήρως φορτισμένο (στην τάση Uupr). Επομένως, υποθέτουμε ότι το μέγιστο ρεύμα Imax του οδηγού είναι ίσο με το διπλάσιο της μέσης τιμής ρεύματος: Imax = Iav * 2, τότε ο οδηγός σίγουρα δεν θα καεί από υπερφόρτωση στο ρεύμα εξόδου. Ως αποτέλεσμα, επιλέγουμε τον οδηγό βάσει των Imax και Upr.

Εάν ο οδηγός είναι ήδη στη διάθεσή μας, και Imax αποδείχθηκε ότι είναι περισσότερο από το μέγιστο ρεύμα του οδηγού. Απλά διαιρούμε το εύρος της τάσης ελέγχου Uupr από την τιμή του μέγιστου ρεύματος Imax οδηγού.

Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, λαμβάνουμε την τιμή της ελάχιστης αντίστασης που πρέπει να έχετε στο κύκλωμα της πύλης για να περιορίσουμε το ρεύμα φόρτισης της πύλης στο ρεύμα κορυφής που δηλώνεται στο δελτίο δεδομένων για τον υπάρχοντα οδηγό:

Rgate = οδηγός Upr / Imax

Στο φύλλο δεδομένων, ενδείκνυται μερικές φορές η τιμή Rg - η αντίσταση του τμήματος πηγής πύλης. Είναι σημαντικό να το λάβετε υπόψη, και αν αυτή η τιμή είναι αρκετή, τότε δεν είναι απαραίτητη μια εξωτερική αντίσταση. Αν χρειαστεί να περιορίσετε περαιτέρω το ρεύμα, θα πρέπει επίσης να προσθέσετε μια εξωτερική αντίσταση. Όταν προστίθεται ένας εξωτερικός αντιστάτης, αυτό θα επηρεάσει το χρόνο ανοίγματος του κλειδιού.

Η αυξημένη παράμετρος R * Ciss δεν πρέπει να οδηγήσει σε υπέρβαση της επιθυμητής διάρκειας της προπορευόμενης άκρης, οπότε αυτή η παράμετρος πρέπει να υπολογιστεί.

Όσον αφορά τη διαδικασία κλειδώματος του κλειδιού, εδώ οι υπολογισμοί εκτελούνται παρομοίως. Εάν, ωστόσο, είναι απαραίτητο οι διαφορές των ακμών οδηγού και οπισθίου άκρου των παλμών ελέγχου να διαφέρουν μεταξύ τους, τότε είναι δυνατόν να τοποθετηθούν ξεχωριστές αλυσίδες RD πάνω στο φορτίο και στην εκφόρτωση του κλείστρου ώστε να ληφθούν διαφορετικές σταθερές χρόνου για την αρχή και την ολοκλήρωση κάθε κύκλου εργασίας. Και πάλι, είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι ο επιλεγμένος οδηγός θα πρέπει να έχει τις κατάλληλες ελάχιστες παραμέτρους χρόνου ανόδου και πτώσης, οι οποίες πρέπει να είναι μικρότερες από τις απαιτούμενες.